Het bouwen van een robotarm

Gepost door Jeroen Vreuls op maandag 30 december 2019 00:18

Besturing

We gaan nu het blokschema van de besturing bekijken.

Blokschema van de besturingBlokschema van de besturing

De interfacecontroller gebruikt drie ingangen, keuze PC of IR, de data van de IR ontvanger en de data-in van de USB serieel converter. De interfacecontroller stuurt 13 signalen uit naar de hoofdcontroller, de data-uit van de USB serieel converter, basis rechtsom, basis linksom, bovenarm op, bovenarm neer, onderarm op, onderarm neer, pols rechtsom, pols linksom, hand open en hand dicht.

De hoofdcontroller krijgt 12 signalen van de interfacecontroller, degene die hier boven beschreven staan. De 3 ingangen voor de eindschakelaars komen direct van de eindschakelaars af. Dit zijn de eindschakelaars van da basis, bovenarm en onderarm. De assen van de pols en hand hebben geen eindschakelaar, dat is ook niet nodig omdat deze geen gevaar lopen op eventueel vastlopen. De eindschakelaars dienen eigenlijk alleen voor het homen van de assen, na het homen zijn de eindschakelaars niet meer bediend.

De uitgangen van de hoofdcontroller bedienen de microstepdrivers, dat is de puls en richting voor de basis, bovenarm, onderarm, pols en de hand. Dit zijn in het totaal 10 uitgangen. En dan hebben we nog 6 uitgangen voor het display.

De gripper is van Make-Block, de motor heeft een vertraging van 50:1. De motor drijft een kleine spindel aan die op zijn beurt de gripper bediend. De voedingspanning mag tussen de 5 en 12 V DC zijn. De opgenomen stroom is maximaal 1700 mA.

De gripperDe gripper

De gripper wordt bediend door een kleine motorregelaar, zie hieronder.

Mini motorregelaarMini motorregelaar

Deze regelaar heb ik al vaker laten zien en gebruikt in andere artikelen. De brug is een L293D in combinatie met een 4011. Het PWM-signaal wordt hier niet toegepast, het is nu continue hoog. De ingangen IN_R en IN_L komen van de hoofdcontroller af. De regelaar mag met ongeveer 1,2 A belast worden, maar zo hoog loopt de stroom niet op bij bediening van de gripper.

Hier nog wat printen van de regelaar, interfacecontroller, hoofdcontroller en de seriŽle converter.

Hier het printje van de motorregelaar voor de gripper. De L293D heeft twee H-bruggen, deze heb ik parallel gezet zodat het IC meer stroom kan leveren aan de motor. Normaal is dat 600 mA continue per brug, nu is dat dus 1,2 A in totaal. De regelaar kan een piek aan van 2,4 A. Het geheel is gezekerd met een snelle zekering van 1,25 A.

Print van de mini motorregelaarPrint van de mini motorregelaar

Hier het printje van de USB converter, het PC signaal is galvanisch gescheiden van de microcontroller door middel van twee optocouplers. Hier heb ik tweemaal de PC817 toegepast, op deze manier kan ik veilig data versturen van de PC naar de controller en van de controller naar de PC.

Print van de USB converterPrint van de USB converter

Hier de print van de interfacecontroller, alle I/O pinnen zijn uitgevoerd op Molex connectoren. Zoals je kunt zien is hier een PIC16F873 gebruikt, de controller kan geprogrammeerd worden via ICSP (in Circuit Serial Programming), op deze manier hoeft de controller niet uit de print genomen te worden. De controller draait op een 10 MHz kristal. De voeding voor de interfacecontroller komt van de hoofdcontroller, hier staat een 5 V DC spanningsregelaar op, een 78S05. Deze regelaar zorgt voor de voeding van alles wat op 5 V werkt, dus dat zijn alle printen, de eindschakelaars, de IR ontvanger en het display. De regelaar is een 2 A type en is beveiligd tegen overtemperatuur en is kortsluitvast. De regelaar wordt met 12 V DC gevoed uit de voeding die ook voor de microstepdrivers gebruikt wordt.

Print van de interfacecontrollerPrint van de interfacecontroller

Hier de print van de hoofdcontroller, ook hier staan alle pinnen op Molex connectoren. De hoofdcontroller is voorzien van een PIC18F4520 en ook deze wordt via ICSP geprogrammeerd. Ook deze controller draait op 10 MHz.

De printen zijn op printdragers gemonteerd zodat ze op DIN-rail bevestigd kunnen worden in de besturingskast. Alleen de motorregelaar zit op de aluminium plaat bevestigd, deze zit aan de achterkant in de ruimte van 40 mm waar ook de bedrading in uitkomt. Dat is te zien op de tekening van de kast (zijaanzicht).

Print van de hoofdcontrollerPrint van de hoofdcontroller

Dit was het wel zo'n beetje het gedeelte van de besturing, we kunnen nu dus naar de software gaan kijken.